Сварка в кузовном ремонте

Сварка

Неотъемлимость сварочных работ в кузовном ремонте неоспорима. Наряду с кузовными работами сварка применяется и в работе автомехаников. Со многими проблемами можно легко справиться при наличии подходящего сварочного оборудования. Какое сварочное оборудование подходит для автомастерской?

Для ответа на данный вопрос Вам необходимо будет задуматься сначало над своими потребностями: какие металлы будут свариваться, какие требования предъявляются к сварным соединениям, оборудованию, квалификации сварщика.

Подавляющее большинство автосервисных потребностей могут обеспечить два метода сварки - полуавтоматическая дуговая в среде защитного газа и контактная. Они по ряду параметров наиболее подходят для качественного соединения низкоуглеродистых сталей, применяющихся в автомобилестроении, в условиях автомастерской.

Первый из них, являясь более универсальным, в конкурентной борьбе практически вытеснил из области авторемонта ручную дуговую и газовую сварку. Второй, более специфический, используется главным образом при кузовном ремонте в силу простоты, высокой производительности и отсутствия расходных материалов.

Для реализации метода сварки в среде защитного газа применяются сварочные полуавтоматы, для контактной - аппараты контактной сварки и споттеры. И тем, и другим устройствам мы уделим внимание, начав с полуавтоматов.

Полуавтоматическая сварка.

полуавтоматическая сварка полуавтоматическая сварка

Одна из главных характеристик любого сварочного оборудования - величина сварочного тока, которую оно способно обеспечить. Чем больше сварочный ток, тем больше допустимая толщина свариваемых деталей и выше производительность сварки. Зависимость эта непропорциональная.

Если говорить о полуавтоматической сварке в среде защитного газа, практика показывает, что для получения качественного сварного шва при соединении листового металла толщиной 1 мм достаточно силы тока 80-100 А. Для сварки деталей толщиной 3-4 мм потребуется сварочный ток 170-180А. В конструкции автомобиля редко встречаются элементы большей толщины, поэтому такой уровень тока можно считать достаточным для гаражного полуавтомата.

Увеличение предельного тока в полуавтоматах достигается повышением мощности трансформатора, увеличением его материалоемкости, а значит и повышением цены оборудования. Если материальный фактор играет не последнюю роль при его покупке, нужно прикинуть, какие виды работ будут в основном обеспечиваться полуавтоматической сваркой (металл каких толщин предстоит сваривать) и, возможно, пойти на уменьшение предельного сварочного тока.

В конце концов, для выполнения работ, связанных со сваркой металла большой толщины, можно, жертвуя производительностью, проваривать такие швы с двух сторон.

Определившись с величиной потребного для вашей работы сварочного тока, не спешите приобрести полуавтомат, имеющий аналогичный предельный показатель. Здесь кроется главная ошибка, подстерегающая покупателя. В технической характеристике полуавтомата указывается величина максимального тока, но для вас она должна иметь не более чем справочный характер.

Дело в том, что при максимальном токе допустимое время непрерывной работы полуавтомата, что называется, стремится к нулю. Несмотря на применяемые меры (принудительное воздушное охлаждение), не удается обеспечить стационарный тепловой режим полуавтомата. Тепловыделение от трансформатора и выпрямительного блока приводит к постоянному повышению температуры аппарата, грозя превысить допустимый уровень.
Чтобы исключить повреждение полуавтомата в результате перегрева, производители предусматривают устройство тепловой защиты - термореле. Оно обесточивает первичную обмотку трансформатора при достижении критической температуры.

Перегрев чреват расплавлением изоляции и замыканием обмоток трансформатора, а также выходом из строя полупроводниковых выпрямительных элементов. Темп нагрева зависит от величины сварочного тока, поэтому с ростом тока допустимое время работы полуавтомата уменьшается.
Покупателю важно знать, какой ток полуавтомат может обеспечивать в режиме, близком к режиму будущей эксплуатации.

Допустимая интенсивность работы полуавтомата как представителя сварочного оборудования определяется характеристикой, именуемой продолжительностью включения (ПВ). ПВ измеряется в процентах и показывает, какую часть рабочего времени аппарат способен работать непрерывно.
Продолжительность включения рассчитывается, исходя из 10-минутного рабочего цикла, поэтому ПВ = 40% означает, что полуавтомат в течение 10 мин может работать 4 мин, а 6 мин ему требуются на нормализацию теплового режима.

Для сварочного оборудования нет необходимости обеспечивать ПВ=100%. Ведь сварщику периодически нужно время на приладку, осмотр шва, смену позиции и т.д. Поэтому ПВ = 60% практически означает, что сварщик работает в постоянном режиме. ПВ = 15% характеризует кратковременный режим работы, например, предварительную прихватку кузовного элемента.

Добросовестные производители в технических характеристиках указывают допустимые значения тока при различных величинах ПВ, на них и следует обращать внимание в первую очередь. Если это сделать, то обнаружится, что максимальный ток полуавтомата отличается от допустимого при ПВ = 60%, ни много ни мало, в 2-3 раза!
Далее - ваша задача определить, в каком режиме будет эксплуатироваться сварочное оборудование. На практике, даже при большом объеме кузовных работ, реальный режим работы полуавтомата вряд ли превысит ПВ = 30%.

Рынок сварочного оборудования.
Магазины и фирмы, торгующие в числе прочего сварочным оборудованием, предлагают большой выбор полуавтоматов. В основном это продукция итальянского производства, известная под торговыми марками Cebora, Deca, Helvi, Telwin. Ее отличает приличное европейское качество, приемлемая цена и разнообразная номенклатура, способная удовлетворить любого покупателя. Производственные программы каждой из фирм во многом схожи и предусматривают выпуск порядка двух десятков типов полуавтоматов.

Нельзя не упомянуть скандинавских производителей сварочной техники. Автосервисникам наверняка известна финская фирма «Kemppi». Благодаря ее продукции, многие мастера еще более двух десятков лет тому назад познакомились с чрезвычайно удобной «диковинкой» - полуавтоматической сваркой. Недаром название «кэмпи» у нас стало синонимом полуавтомата. Сварочные аппараты из Финляндии, по мнению специалистов, - образец качества, их также можно найти в продаже. Однако, будьте готовы к тому, что вас неприятно удивят цены. Они будут в два-три раза выше, чем на итальянское оборудование.

Хочется упомянуть и об отечественных производителях. Крупных специализированных предприятий, выпускающих сварочные полуавтоматы «гаражного класса», у нас нет. Аппараты такого типа производятся небольшими фирмами, оборонными предприятиями и заводами, для которых такая продукция не является основной. Ее номенклатура, как правило, ограничивается одним-двумя изделиями, не предоставляя покупателю широкого выбора. Качество продукции - самое разное, да и цена далеко не всегда конкурентна в сравнении с итальянским оборудованием. Хотя, иногда встречаются и уникальные образцы, без сомнения представляющие интерес для работников автосервисов.
Наиболее популярны и часто встречаются на прилавках магазинов - итальянские полуавтоматы. Конструкция аппаратов да и подход к формированию производственной программы разных фирм, как правило, идентичны.
Выпускаются полуавтоматы бытовой, профессиональной и промышленной групп. По мере движения от бытовых к промышленным аппаратам, прежде всего возрастает диапазон сварочного тока и продолжительность непрерывной работы на предельных режимах. Соответственно, возрастает потребляемая мощность, масса, габариты и... цена агрегатов.

Что может представлять интерес из наименее мощных и наиболее дешевых образцов? Прежде всего, это комбинированные аппараты так называемой системы Gas-No Gas. Они позволяют вести сварку как с применением защитного газа, так и без него.
В режиме безгазовой сварки в качестве расходуемого электрода используется специальная порошковая проволока с флюсовым сердечником. При этом полуавтомат реализует принципиально иной метод сварки. Он обеспечивает такое же высокое качество сварного шва, как и сварка в среде защитного газа. Не стоит лишь забывать о том, что сварка флюсовой проволокой требует изменения полярности питания горелки.

Аппараты Gas-NoGas тем и отличаются от традиционных, что имеют модифицированный механизм подачи проволоки, приспособленный для работы с более мягкой флюсовой проволокой, и позволяют внешним переключением изменять полярность питания. Поэтому при равных параметрах они всего на 10 долл. дороже чисто газовых полуавтоматов.

Сварка флюсовой проволокой выгодна в тех случаях, когда объем работ невелик, или приходится работать на выезде: нет нужды заправлять газовые баллоны, да и транспортировать безгазовый аппарат легче. Почему этот режим используют не всегда? Дело в том, что флюсовая проволока дороже обычной стальной примерно в 7-8 раз, использовать ее при интенсивной работе неэкономично.

Кстати о проволоке. Полуавтоматы рассматриваемой группы рассчитаны на применение проволоки диаметром от 0,6 до 0,8 мм. Механизм подачи более мощных полуавтоматов, используемых при авторемонте, позволяет применять проволоку диаметром 0,6-1 мм. При переходе на другой тип проволоки нужно либо заменить, либо перевернуть подающие ролики, и заменить токовый наконечник.

Сейчас в специализированных магазинах предлагается не только стальная омедненная проволока, но также нержавеющая и алюминиевая. Они используются для сварки соответственно высоколегированных нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов. Оба типа стоят на порядок выше стальной (около 18 долл./кг), но позволяют в случае необходимости заварить нержавеющий глушитель или отремонтировать алюминиевую кузовную панель.

Приобретая сварочную проволоку, соблюдайте допустимые размер и массу бобин, указанные в документации на полуавтомат. Использование слишком тяжелых бобин приводит к поломке механизма подачи проволоки.

Сварка алюминиевых сплавов и нержавейки требует не только применения соответствующей проволоки, но и газовой среды. В этом случае в качестве защитного газа используют аргон. В магазинах можно приобрести компактные баллоны с инертным аргоном (MIG-сварка), также как и с традиционно применяемым для MAG-сварки углекислым газом (CO2) и даже их смесями. Последние используются редко, в основном для обеспечения особого качества сварного шва. Недостаток компактных газовых баллонов в том, что у нас они повторно не заправляются.

Полуавтоматы рассматриваемого типа можно отнести к бытовой или полупрофессиональной группам. Они имеют однофазное питание, потребляют от сети мощность от 1,5 до 3,0 кВт, наиболее мощные модели обеспечивают сварочный ток до 150 А при ПВ = 20-30%.

Обычно такие модели комплектуются всеми необходимыми аксессуарами: маской, горелкой, заземляющим кабелем с зажимом, газовым редуктором давления и бобиной с проволокой.
Если объемы сварочных работ в автомастерской большие и ведутся на постоянном рабочем посту, лучше потратить больше денег и приобрести более мощный полуавтомат из профессионального ассортимента.

Среди них вы уже не встретите аппаратов, позволяющих вести безгазовую сварку. Итальянские производители рассуждают вполне логично. При высокопроизводительной работе невыгодно пользоваться дорогим расходуемым материалом. Да и одноразовые компактные баллоны здесь уже ни к чему.

Что важно учитывать при выборе?

Профессиональный полуавтомат может запитываться от однофазной или трехфазной сети. Наиболее мощные аппараты, имеющие однофазное питание, в предельных режимах могут потреблять от сети ток, превышающий 50 А. При таких нагрузках не может быть и речи о том, чтобы использовать бытовую проводку и бытовые соединители (вилки, розетки и т.п.).

Характеристики питания важны и с другой точки зрения. Поскольку полуавтоматы имеют трансформаторный источник тока, их выходные параметры зависят от напряжения сети. Большинство европейских производителей, следуя своим стандартам, гарантируют соответствие характеристик паспортным только в случае сетевого напряжения, равного 230В±10% (для однофазной сети).

Это означает, что при уровне напряжения менее 207 В (а это скорее правило, чем исключение для большинства наших автомастерских) импортный полуавтомат не обеспечит указанную в документации величину сварочного тока. Промышленная трехфазная сеть, как правило, стабильнее, поэтому при прочих равных условиях лучше предпочесть полуавтомат с трехфазным питанием.

Профессиональные полуавтоматы схематически почти не отличаются от бытовых аппаратов. Элементы - те же, но более мощные, рассчитанные на продолжительный режим работы при больших сварочных токах.
Есть и еще ряд отличий, определяющих преимущества профессиональных моделей. В отличие от бытовых полуавтоматов, горелки со шлангами - съемные. Это позволяет без труда производить их замену. Дело в том, что и подающий шланг, и детали горелки (токосъемный наконечник и сопло), по сути, - расходуемые изделия.

В процессе работы они изнашиваются (истираются подаваемой проволокой или обгорают) и подлежат замене. Скорость износа примерно такова: на пять замененных наконечников требуется заменить одно сопло, на пять замененных сопел - один шланг. При покупке полуавтомата не забудьте приобрести на первое время несколько изнашиваемых деталей.

Некоторые модели оснащены унифицированными евроразъемами для присоединения горелки со шлангом. Это еще удобнее, так как можно использовать горелки не только данной фирмы.
Плавная регулировка скорости подачи проволоки имеет больший диапазон, регулировка сварочного тока - большее количество ступеней. В профессиональных моделях могут быть предусмотрены специальные режимы: режим точечной сварки с регулируемой длительностью импульса тока и прерывистого шва. Помимо этого профессиональная техника позволяет при использовании сопла особой конструкции выполнять работу, характерную для споттера, - приваривать к деформированным кузовным панелям шпильки для последующей вытяжки при помощи инерционного молотка.

Некоторые модели имеют возможность вести сварку штучным электродом, что расширяет область применения аппарата. Поскольку полуавтомат имеет источник постоянного тока, качество сварки выше, чем при использовании обычного сварочного трансформатора. При сварке постоянным током можно использовать любые типы сварочных электродов.

Вне зависимости от того, кем он произведен, хороший сварочный полуавтомат, помимо указанных достоинств, должен обладать еще рядом важных особенностей, которые обычно не отражаются в технических характеристиках. Однако, их наличие делает работу сварщика удобной, а результаты - качественными.
При работе полуавтоматом качество сварки не в последнюю очередь зависит от плавности и стабильности скорости подачи проволоки. Принадлежностью хорошего аппарата является электронная система стабилизации, поддерживающая постоянную скорость, вне зависимости от колебания напряжения сети и сопротивления подающейся проволоки.

Любой сварщик скажет, что хороший аппарат - тот, которым легко варить: дуга быстро зажигается, горит плавно, без сбоев. Не многие знают, что эти чисто субъективные свойства определяются характеристикой источника сварочного тока, которую редко упоминают. Это так называемое время восстановления. У хорошего аппарата оно должно быть как можно меньше, чтобы при малейших попытках срыва дуги напряжение источника мгновенно повышалось, восстанавливая горение.

Конструктивно это достигается путем включения во вторичную цепь трансформатора накопителя энергии (дросселя). На «обрыв» сварочного тока он реагирует всплеском напряжения.

Приобретая импортную технику, в частности итальянскую, нужно иметь в виду, что стремясь сделать ее дешевле и доступнее покупателю, производители сознательно идут на уменьшение запаса прочности ее компонентов. Надежность и работоспособность всего устройства при этом не страдают до тех пор, пока не превышены допустимые режимы работы, оговоренные документацией.

Отсюда следует вывод: форсирование, попытка «выжать» из нее более рассчитанного, ни к чему хорошему не приведет. Об этом нужно помнить, выбирая полуавтомат. Лучше приобрести чуть более мощную модель, чем наоборот.

В противном случае тепловая защита будет отключать аппарат в самые неподходящие моменты. «Хитрый» метод борьбы с защитной автоматикой, заключающийся обычно в шунтировании термореле, неминуемо приводит к выходу из строя трансформатора, вплоть до плавления его обмоток.
Кстати, обмотки трансформаторов большинства итальянских полуавтоматов выполнены из алюминиевого провода (опять-же для снижения стоимости), а температура плавления алюминия, как известно, почти в два раза ниже, чем у меди.

У нас подход к проектированию электротехнических изделий несколько иной, традиционно предполагающий больший запас прочности, что, в общем-то, неплохо. Трудно определенно сказать, с чем связано недостаточно высокое качество отечественных изделий: с несовершенной технологией, низким качеством комплектующих или несоблюдением действующих стандартов и требований по сертификации продукции. Факт тот, что серьезной конкуренции итальянским полуавтоматам, выпускаемым в условиях высокоавтоматизированного производства, отечественная продукция, за редким исключением, создать не может.

Тем более стоит сказать несколько слов об исключениях. По нашему мнению таковыми являются полуавтоматы серии «Торнадо», выпускаемые производственной компанией «ТОР». Эти аппараты разработаны на базе тороидального трансформатора уникальной конструкции.
Благодаря его конструктивным особенностям удалось обеспечить прекрасные массогабаритные показатели полуавтоматов вкупе с высокими эксплуатационными характеристиками (они реально обеспечивают сварочный ток до 180 А при ПВ = 60%). При этом стоимость полуавтоматов в несколько раз ниже, чем у итальянских аналогов.

Это объяснимо, так как в структуру цены не входят обычные для «итальянцев» таможенные платежи и транспортные издержки. Также это диктуется и маркетинговой политикой фирмы, не стремящейся форсировать увеличение стоимости в условиях недостаточной «раскрученности» торговой марки.

MIG-MAG сварка.

сварка MIG- MAG


MIG/MAG - Metal Inert / Active Gas - дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа - наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки. Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc) . Применение термина «полуавтоматическая» не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированнойи роботизированной сварке. Словосочетание «в углекислом газе», к которому привыкли многие специалисты, умышленно упущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.
В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25 ... 30 %, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.
При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла — электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.
При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5 ... 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15 ... 22 В. После очередного короткого замыкания (1 и 2 на рис. ниже, а) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными.
Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи.

сварка MIG MAG

Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (5). При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется.
Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться в пределах 90 ... 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7 %.
Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера (рис. выше, б), хорошо заметными невооруженным глазом.

При этом ухудшаются технологические свойства дуги, затрудняется сварка в потолочном положении, а потери электродного металла на угар и разбрызгивание возрастают до 15 %.
Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности - импульсно-дуговая сварка (рис. ниже). Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи.
Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока происходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электродинамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном положении.
При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной полярности и при горении дуги в инертных газах может наблюдаться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название "струйный" он получил потому, что при его наблюдении невооруженным глазом создается впечатление, что расплавленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей (см. рис. выше, в). Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении сварочного тока до "критического" для данного диаметра электрода.
Значение критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на значение критического тока. Например, добавка в аргон до 5 % кислорода снижает значение критического тока. При сварке в углекислом газе без применения специальных мер получить струйный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности.
При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В результате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специфическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна -колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.


Преимущества перед применявшимися ранее ручной дуговой и газовой сварками обеспечиваются:

- минимальным воздействием на структуру и свойства металла, прилегающего к зоне сварки (высокая плотность тока, локальный нагрев);
- высоким качеством шва, уменьшением трудоемкости его обработки (отсутствие окалины, вскипания сварочной ванны).

- простотой применения, не требующей высокой квалификации сварщика (автоматический поджиг и удержание дуги, постоянный контроль качества шва).
Преимущества MIG-MAG сварки определили универсальность ее использования. В условиях автосервиса она применяется повсеместно. Подварить ворота или верстак, наплавить сорванную головку болта, прихватить отломанный кронштейн, заварить отверстие в глушителе - практически для всех видов работ с успехом можно использовать полуавтоматическую сварку в среде защитного газа.

Не являются исключением и кузовные работы. Многие специалисты кузовного ремонта применяют для работы полуавтомат, считая, что с его помощью можно выполнить до 90% работ. Хотя, как уже было сказано, в этой области у полуавтомата есть серьезный конкурент - аппарат контактной сварки.
И все же при замене ряда кузовных деталей неудобно использовать контактную сварку из-за затрудненного доступа. Полуавтоматом же можно работать с одной стороны свариваемых панелей, используя метод сварки через перфорированные отверстия, а также соединять и силовые элементы кузова.

Универсальность полуавтоматической сварки достигается еще и тем, что, варьируя тип защитного газа и материал присадочной проволоки, можно сваривать высоколегированные нержавеющие стали и алюминиевые сплавы.

Контактная сварка.

Контактная сварка контактная сварка


В соответствии с техническим определением, контактная сварка - это процесс образования неразъемного соединения в результате нагрева металла проходящим электрическим током и пластической деформации зоны соединения за счет сжатия.
Контактная сварка ведется различными способами, в том числе точечным. При нем детали соединяются по отдельным участкам касания, называемым точками.
Чтобы получить сварную точку, хорошо зачищенные свариваемые детали необходимо собрать внахлестку, сжать с определенным усилием, и пропустить через место контакта импульс тока необходимой длительности (чаще 0,01-0,5 с). При этом на границе контакта деталей образуется зона расплава, которую называют ядром точки. По завершению протекания тока, кристаллизуясь под воздействием сжимающего усилия, ядро образует прочное соединение.

Обычно для контактной сварки используют трансформаторный источник переменного тока, способный в повторно-кратковременном режиме генерировать очень большой ток, порядка нескольких тысяч ампер, при очень незначительном напряжении, равном единицам вольт.
Сжатие и токоподвод осуществляются электродами либо с двух сторон соединения (двусторонняя сварка), либо со стороны одной из деталей (односторонняя сварка). Последняя используется редко, в основном, когда затруднен доступ к одной из сторон соединения. При этом для увеличения плотности тока в зоне сварки под соединяемые детали подкладывают токоподводящую медную пластину.

На размер и качество (механическую прочность) точки оказывают влияние следующие параметры:
• усилие сжатия;
• величина сварочного тока;
• длительность импульса тока;
• диаметр контактной поверхности электродов.

Рассмотрим подробнее, почему это так. Сжимающее усилие на первом этапе сварки создает электрический контакт между электродами через свариваемые детали, а также определенное контактное сопротивление в точке соединения деталей. Повышенное сопротивление этого участка и приводит к выделению Джоулева тепла при прохождении тока и расплавлению металла в зоне контакта. После отключения тока усилие, называемое «ковочным» сохраняется некоторое время, чтобы предотвратить образование усадочных дефектов во время кристаллизации.

Если усилие сжатия меньше оптимума - суммарное сопротивление возрастает, сварочный ток уменьшается, падает выделяющаяся тепловая энергия. Слишком большое усилие вызывает повышенный износ медных электродов и деформацию деталей в зоне контакта.
Величина и длительность импульса тока однозначно определяют энерговыделение в зоне сварки. Ошибка в меньшую сторону - непровар деталей, в большую - сквозное прожигание детали с выплеском части расплава.

Следует учитывать, что одинаковое количество энергии, необходимое для формирования ядра точки, можно привнести в место соединения при разной длительности импульса. Для этого при коротких импульсах требуется большая величина тока, при продолжительных - меньшая.

Режим сварки мощными короткими импульсами тока (обычно менее 0,1 с) называется жестким. Мягкий режим характеризуется большей длительностью импульса при меньшей амплитуде тока. На практике установлено, что жесткие режимы сварки предпочтительнее для соединения деталей из низкоуглеродистых сталей. Такие режимы способствуют повышению производительности. Исключительно на жестких режимах свариваются также металлы, обладающие высокой теплопроводностью, например, алюминиевые сплавы. Жесткие режимы сварки могут обеспечить сварочные машины, способные выдавать большой сварочный ток (тысячи и десятки тысяч ампер).

Диаметр контактной поверхности электродов определяет плотность тока в зоне сварки. При неизменном сварочном токе: чем меньше диаметр, тем выше плотность тока и интенсивнее нагрев ядра точки. Однако при этом и диаметр ядра будет меньше.
И наоборот, увеличение диаметра контактной поверхности электродов приводит к увеличению размера точки, но уменьшает интенсивность нагрева зоны соединения.

Такой эффект наблюдается при износе, расклепывании поверхностей электродов. Если своевременно не восстановить форму электродов или не увеличить длительность импульса, качество соединений упадет вплоть до непровара деталей. Для предотвращения быстрого износа контактных поверхностей мягких медных электродов применяют более прочные насадки из материала с высокой электропроводностью. Чаще всего используются бронза и порошковые композиции на основе меди.

Существуют оптимальные значения диаметра контактных поверхностей электродов, зависящие от толщины свариваемых деталей. Некоторые фирмы-производители «забывают» об этом и заявляют, что их продукция способна сваривать металл большой толщины. На поверку выходит, что достичь этого можно лишь предельно уменьшив площадь контакта и искусственно увеличив плотность тока. Этого добиваются, делая электроды излишне острыми. Соединить, а точнее «слепить», металл таким методом действительно возможно, а вот получить требуемую прочность соединения на разрыв - нет. Прочность точечного сварного шва также обеспечивается технологическим шагом точек.

Расчет взаимного влияния указанных параметров очень сложен. Тем более что результат зависит также от толщины и материала свариваемых деталей, конструктивных и эксплуатационных особенностей сварочного аппарата. Поэтому перед сваркой деталей проводят его регулировку и настройку параметров, выполняя пробные сварки образцов соединяемого металла.

Качество сварного соединения проверяют испытанием точки на разрыв. Качественной считается точка, при отрыве которой на одной из деталей остается столбик металла, по диаметру равный ядру, на другой детали - сквозное отверстие.

Сварочные клещи.


Для точечного соединения тонколистовых кузовных панелей внахлест применяются ручные аппараты контактной сварки, за характерный внешний вид получившие название «сварочные клещи». Их также можно использовать для временной прихватки панелей кузова и сварки тонких прутков крест-накрест.
Конструктивно они представляют собой компактный сварочный трансформатор, снабженный рукояткой. Вторичная обмотка трансформатора заканчивается консольными держателями, в которых закрепляются электроды. Один из держателей на клещах обычно неподвижный, а другой имеет возможность перемещаться.

Усилие сжатия создается рычажным механизмом. У самых простых моделей подвижный держатель приводится вручную, у более мощных и сложных - с помощью пневмоцилиндра. Вне зависимости от типа привода предусматривается регулировка усилия сжатия.
Как уже было сказано, усилие сжатия - не единственный параметр, подлежащий регулировке для получения качественной сварной точки. Поэтому более продвинутые модели оснащаются встроенным таймером для управления длительностью импульса и регулировкой сварочного тока. Иногда эти рабочие характеристики регулируются при помощи внешнего управляющего устройства, через которое сварочные клещи подключаются к электросети.

Если говорить о параметрах питания, то клещи могут запитываться как от однофазной, так и трехфазной сети. Некоторые импортные модели рассчитаны на использование межфазного напряжения промышленной сети 380 В, 50 Гц. Номинальная, усредненная по времени, мощность таких устройств невелика, чего нельзя сказать о мощности сварочного импульса.

Трансформатор сварочных клещей способен выдавать ток, равный нескольким килоамперам при мощности импульса от одного до двух десятков киловатт! И это при весьма скромных габаритах и массе всего устройства, которая, включая электроды и механизм создания усилия сжатия, составляет порядка 10 кг.
Понятно, что как бы ни малы были относительные потери в источнике тока, аппарат является чрезвычайно теплонапряженным устройством. Как и большинство сварочных машин, он не предназначен для непрерывного использования.

Допустимый цикл использования может определяться двумя параметрами. Некоторые производители указывают в технических характеристиках продолжительность включения (ПВ). Для сварочных клещей она обычно составляет величину, равную нескольким процентам (в отличие от полуавтоматов, ПВ которых на порядок больше). Иногда в технических характеристиках приводится «скорострельность» сварочных клещей - количество сварных точек, которое они могут обеспечить в течение минуты или часа работы без нарушения предельного теплового режима.

Чем больше номинальная мощность аппарата, тем выше указанные характеристики, определяющие производительность работы сварщика. Интересно, каким образом достигается повышение номинальной мощности ручных сварочных клещей. Поскольку увеличение мощности, а следовательно и массы источника питания для переносного оборудования неприемлемо, прибегают к иному методу. Практически не изменяя параметры сварочного трансформатора, применяют принудительное водяное охлаждение его магнитопровода, а также держателей и самих электродов.

Мощность сварочного импульса при этом увеличивается незначительно, а вот производительность и, следовательно, усредненная по времени мощность, возрастают в 3-5 раз. Например, если неохлаждаемые клещи номинальной мощностью 2,5 кВА способны при сварке стали толщиной 0,8 мм обеспечить в минуту 5-6 точек, то такая же водоохлаждаемая модель, обладает номинальной мощностью 6 кВА и способна в течение минуты сварить указанную сталь более чем в тридцати местах.
В приведенном примере не случайно фигурирует толщина свариваемых деталей.

Производительность сварки зависит не только от электротехнических характеристик, но и от толщины соединяемого металла. Зависимость носит обратный характер. Чем толще свариваемый металл, тем ниже «скорострельность». Объяснение простое: для образования ядра расплава в месте контакта более толстых деталей требуется сварочный импульс большей мощности. Чтобы при этом не превысить уровень номинальной мощности, число импульсов в единицу времени приходится уменьшать.
Все было бы достаточно просто, если бы не было еще нескольких конструктивных параметров, влияющих и на производительность, и на толщину свариваемых деталей.

В стандартной комплектации клещи оснащаются консольными держателями небольшой длины (100-125 мм) и прямолинейными электродами. Такой конфигурации оказывается недостаточно для сварки в труднодоступных местах. Поэтому производители предлагают серию удлиненных держателей (до 500 и даже 700 мм) и электроды сложной конфигурации. Некоторые фирмы также применяют более сложные, двухходовые устройства для сжатия электродов, увеличивающие их «раскрыв» в нерабочем положении.

Получая доступ практически во все места кузова, при этом вы получаете и ряд проблем. Обладая высокой электропроводностью, медные стержни держателей и электроды тем не менее представляют собой ощутимое дополнительное сопротивление для протекающего огромного сварочного тока. Чем они длиннее, тем выше сопротивление и меньше сварочный ток. Удлинение консолей влияет не только на величину сварочного импульса, оно также снижает усилие сжатия в зоне сварки.

Эти факторы неминуемо приводят к тому, что на предельных вылетах электродов уменьшается максимальная толщина свариваемых деталей и «скорострельность». Причем, их влияние отнюдь не теоретическое. При увеличении вылета электродов неохлаждаемых клещей со 125 до 500 мм предельная толщина свариваемой стали уменьшается в 1,4 раза.
Большинство производителей, стремясь «показать товар лицом», в каталогах указывают предельные параметры по производительности, толщине свариваемых деталей и т.д. Имейте в виду, что они соответствуют минимальной длине консольных держателей. Более добросовестные приводят расширенные технические характеристики, в которых можно посмотреть взаимное влияние указанных параметров в виде таблиц или графиков.

Рекомендации.
Чтобы облегчить себе и менеджеру по продажам задачу подбора нужного аппарата контактной сварки, необходимо предварительно продумать ряд вопросов.
Во-первых, определитесь с тем: какой толщины детали и с какой производительностью предстоит сваривать. Если речь идет о преимущественном использовании сварочных клещей для кузовного ремонта, нужно исходить из максимальной толщины деталей 0,8-1,0 мм. Иногда может потребоваться проварить «сэндвич» из трех кузовных листов. Не забудьте выяснить, обеспечивают ли клещи сварку таких толщин при максимальном вылете электродов.

Прикидывая производительность, не переоценивайте потребности. Напряженность собственно сварочных работ на кузовном участке не очень велика. В большинстве случаев бывает достаточной производительность клещей, равная 5-10 точкам в минуту.
Большей производительностью, как правило, обладают водоохлаждаемые аппараты, но и стоят они раза в полтора дороже неохлаждаемых моделей. Если вы решили приобрести такие клещи, не забудьте продумать вопрос о возможности отбора магистральной воды и ее слива. На входе в аппарат ее необходимо фильтровать. Если такой возможности нет, можно приобрести установку замкнутого цикла, снабженную насосом, фильтром и охладителем.

Не забывайте о первичном питании. Если бытовая сеть на участке нестабильна, приобретайте клещи с трехфазным питанием или рассчитанные на межфазное напряжение.
Приобретая клещи, зарезервируйте некоторое количество средств на покупку опционных приспособлений. Безусловно, следует купить удлиненные консоли и несколько типов криволинейных электродов. Для напряженно работающего сварщика стоит приобрести балансир для подвешивания клещей. В противном случае десятикилограммовый аппарат придется целый день «нянчить» на руках, что не очень просто.

Работать аппаратом контактной сварки довольно просто, и все же персонал должен иметь минимальную техническую грамотность, понимать взаимосвязь основных регулировочных параметров аппарата.
Если вы обратитесь за покупкой в солидную фирму, благодаря консультации квалифицированных продавцов, шанс совершить ошибку при выборе оборудования будет сведен к минимуму. Помимо этого такие фирмы предоставляют клиенту право в течение некоторого времени возвратить или заменить не устраивающий его товар.

В магазине вы скорее всего увидите аппараты европейских производителей автосервисного оборудования - преимущественно итальянские. Практически каждый из итальянских заводов, которые мы упоминали в статье, посвященной полуавтоматам, имеет в своей программе серию сварочных клещей.
Помимо этого существуют производители, специализирующиеся на выпуске техники для контактной сварки. Это - итальянская фирма Tecna, немецкая Dalex. Реже предлагают шведское и американское оборудование. Его стоимость гораздо выше, и в силу этого оно интересно прежде всего для использования в промышленности.
Крупные отечественные производители по-прежнему игнорируют потребности авторемонтников, выпуская аппараты контактной сварки исключительно промышленного масштаба.

Гаражников выручают всего одна-две небольшие фирмы, среди которых уже упоминавшаяся нами производственная фирма «Тор». Производимый ею с середины 90-х годов одноименный аппарат по выходным характеристикам и весу может на рaвных потягаться со многими образцами импортной продукции.
Он заслуживает самой высокой оценки за изящное конструктивное решение. Суть его в том, что электрододержатель является единственным витком вторичной обмотки тороидального трансформатора. Одновременно он выполняет роль ручки. Благодаря этому, аппарат при малом весе и габаритах способен на вполне «взрослые» работы.

Стоимость же его такова, что позволить себе такую покупку могут не только автосервисы, но и большинство автолюбителей.
Сварочные клещи - не единственное оборудование в автомастерской, использующее принцип контактной сварки. При ремонте повреждений кузова широкое применение находят специализированные машины - споттеры.

Достоинства контактной сварки при кузовном ремонте:
• полное отсутствие расходных материалов;
• незначительный разогрев металла, прилегающего к зоне сварки;
• минимум разборочных работ, связанных с демонтажем деталей обшивки;
• минимум затрат на последующую зачистку и антикоррозионную обработку сварного шва.

Особенности способа контактной сварки:
• химический состав зоны соединения остается практически неизменным;
• правильная регулировка усилия сжатия позволяет избегать появления усадочных дефектов при кристаллизации;
• высокое давление и деформация деталей в зоне сварки способствует разрушению и удалению окисных пленок;
• контактной сваркой хорошо свариваются только однородные металлы и сплавы

Споттеры.

споттеры. сварка

Споттеры практически незаменимы при правке небольших вмятин кузовных панелей, особенно в случае затрудненного доступа к обратной стороне зоны деформаций. В таких случаях рихтовочное усилие можно приложить только с внешней стороны панели. Для этого при помощи споттера в зоне деформаций временно приваривают ряд штучных крепежных элементов (гвоздей, шпилек, шайб, крючков и т.п.).

Временные элементы играют роль точек приложения вытягивающего усилия. Оно может быть ударным, что характерно при применении инерционного молотка, или плавным в случае использования рычажных устройств. После выправления дефекта временные элементы удаляются.

С точки зрения принципа работы, споттер представляет собой аппарат контактной сварки, но в отличие от сварочных клещей в нем используется иная ее разновидность - сварка сопротивлением.
Схема сварки сопротивлением аналогична односторонней точечной. Один из выводов источника тока подсоединяется к привариваемому элементу, другой - к панели. Разница заключается в том, что при сварке сопротивлением в месте контакта металл соединяемых деталей нагревается до температуры, близкой к температуре плавления, но не превышающей ее (Тнагр = 0,8-0,9 Тплав).

При этом в месте сварки не происходит образования расплавленного ядра точки. Достаточно прочное соединение получается в результате пластической деформации нагретого металла сжимающим усилием.
При работе споттером усилие сжатия между привариваемым элементом и панелью создается вручную. Для этого элемент крепится в удобном ручном пистолете (стаддере), через который осуществляется подвод тока. Тонкость применения споттера заключается в точном выборе режима сварки (величины и длительности импульса тока). При правильной установке параметров сварное соединение получается, с одной стороны, достаточно прочным для передачи рихтовочного усилия, с другой стороны - легко разрушаемым при скручивании приваренного элемента.

Процесс сваривания скоротечен, вручную осуществить дозирование сварочного импульса очень трудно. В большинстве случаев эта задача решается с помощью цифровой электроники, управляющей режимами сварки. Это дает основание некоторым производителям называть свою продукцию цифровыми споттерами.

Второй тонкий момент работы со споттером - крепление второго вывода источника тока к кузовной панели. Поскольку цепь сварочного тока замыкается через участок кузовной панели, для уменьшения потерь место крепления второго вывода располагают как можно ближе к месту сварки и тщательно зачищают. Для надежного соединения с панелью он снабжается специальными элементами крепления.

Если работа споттером ведется на двери или другом элементе, соединяемом с кузовом петлями, подсоединять второй электрод источника питания нужно только к ремонтируемой панели. Протекание сварочного тока через петли должно быть исключено.
Для сварки сопротивлением при прочих равных условиях требуется менее мощный источник тока, чем для точечной. Это тем более позволяет создавать компактные ручные споттеры. Так же, как и сварочные клещи, такие устройства оснащены источником тока, размещенным непосредственно внутри них.

Номинальная мощность ручных аппаратов невелика, и они имеют ограниченные возможности. Впрочем, эти возможности достаточны для выполнения главного предназначения споттера - устранения вмятин кузова методом односторонней рихтовки. Невысокая цена делает их доступными большинству жестянщиков.

Более мощные модели имеют стационарный источник питания. В этом случае пистолет соединяется с одним из выводов блока питания гибким кабелем большого сечения. Мощность блока питания таких устройств позволяет не только приваривать временные крепежные элементы, но и выполнять ряд других, весьма полезных при кузовном ремонте, технологических операций. Используя различные сменные наконечники и варьируя выходные параметры блока питания, можно осуществлять одностороннюю точечную сварку, шовную сварку заплат и отжиг небольших фрагментов панелей.

Как говорилось, различие между процессом сварки сопротивлением и двусторонней точечной заключается лишь в интенсивности нагрева места соединения деталей и иногда в схеме подвода мощности к ним. Это, при соответствующей мощности источника тока, дает возможность создавать универсальные машины, объединяющие возможности классического споттера и ручного аппарата контактной точечной сварки.
Универсальные аппараты оснащаются мощным (от 5 до 25 кВА) источником тока, имеющим однофазное или трехфазное питание. Управление режимами, как правило, цифровое.

До недавнего времени в сварочных аппаратах использовались в основном трансформаторные источники тока. В последнее время все более широкое применение в сварочной технике находят бестрансформаторные блоки питания - инверторы. Они могут использоваться в составе аппаратов всех типов, обеспечивая им низкие массогабаритные показатели и отличные характеристики сварочного тока. Единственный недостаток инверторной техники в том, что она пока существенно дороже традиционной.

Тем не менее уже сейчас в программе различных фирм, производящих сварочное оборудование, можно встретить довольно много инверторных устройств. Не являются исключением и универсальные аппараты контактной сварки, некоторые модели которых имеют инверторный блок питания.

К его выводам посредством силовых кабелей либо одновременно, либо попеременно могут подключаться пистолет споттера и сварочные клещи. Поскольку блок питания стационарный, последние конструктивно отличаются от ручных сварочных клещей. Они представляют собой лишь сварочные электроды (охлаждаемые или нет), механизм для создания усилия сжатия (с ручным или пневматическим приводом) и ручку с кнопкой управления.

Как уже говорилось, напряженность собственно сварочных работ на участке кузовного ремонта невысока. Ввиду этого приобретение клещей с пневматическим механизмом сжатия и водяным охлаждением - вопрос комфорта в работе и, естественно, денег, но не жизни и смерти.

Универсальные аппараты комплектуются передвижной тележкой, набором расходных деталей для споттера, инерционным молотком, комплектом сменных электродов для сварочных клещей. Дополнительно можно приобрести С-образные сварочные клещи, двухточечный пистолет для односторонней сварки и многое другое.
Покупая споттер или универсальный аппарат, не забудьте поинтересоваться у продавца, есть ли в наличии комплекты расходуемых материалов - шпилек, гвоздей, заклепок, электродов и т.д. Если вы приобретаете оборудование для работы, а не для создания имиджа, вскоре они вам понадобятся.

Оборудование, о котором идет речь, - зарубежного производства. Его можно встретить, главным образом, в каталогах итальянских фирм. Так уж получилось в результате процесса мирового разделения труда, что сфера авторемонта в основном обеспечивается продукцией c берегов Адриатики. Кстати, весьма неплохой, с точки зрения качества, и при этом доступной по цене.

Аналогичные аппараты производятся также в Германии, Швеции, США. К сожалению, аналогичны они лишь по качеству и характеристикам, но не по стоимости. В этом одна из причин того, что встречаются они в магазинах и фирмах гораздо реже.

Сегодня не всем авторемонтным предприятиям затраты в несколько тысяч долларов «по карману». И все же нужно иметь в виду, что такие специализированные помощники жестянщика, как споттеры и универсальные аппараты контактной сварки, способны поднять работу кузовного участка на качественно иной уровень, превратить ее из тяжелого труда в искусство.